Corpi chetonici

Vedi anche: dieta chetogenica; chetoacidosi diabetica.


In passato si pensava che i corpi chetonici fossero dovuti ad un eccessivo metabolismo causato dall'ingestione  di troppi grassi o al diabete. I corpi chetonici vengono, invece, prodotti naturalmente: il cervello si adatta ad usare questi metaboliti in condizioni di digiuno prolungato (nei diabetici, i corpi chetonici sostituiscono il metabolismo del glucosio); si può avere una esasperazione della via dei corpi chetonici anche in caso di cattiva alimentazione.
I corpi chetonici sono dei derivati dei lipidi (derivano dal metabolismo dei lipidi, quasi esclusivamente epatico) ma hanno caratteristiche che li fanno assomigliare agli zuccheri:

  • Elevata velocità di immissione;
  • Rapidità di utilizzo.

Anche alcuni aminoacidi, in particolari condizioni metaboliche, possono originare corpi chetonici (Leucina, Lisina, Fenilalanina, Isoleucina, Triptofano e Tirosina).

I corpi chetonici sono di piccole dimensioni, perciò vengono veicolati molto velocemente (molto più degli acidi grassi che, invece, hanno bisogno di proteine trasportatrici come l'albumina); i corpi chetonici vengono usati quasi esclusivamente dai muscoli e dai tessuti periferici, ma anche dal cuore (il 20-30% dell'energia da esso utilizzata proviene dai corpi chetonici) e dal cervello (in caso di digiuno prolungato).
I corpi chetonici vengono sintetizzati dall'acetil coenzima A che deriva dal metabolismo degli acidi grassi.
L'enzima che catalizza la prima tappa è la Β-cheto tiolasi, che sfrutta lo zolfo dell'acetil coenzima A per produrre un Β-cheto acil -coenzima A (è la reazione opposta a quella vista nella Β-ossidazione  degli acidi grassi); questa reazione non è spontanea ma è trainata dalla reazione successiva, catalizzata dall'idrossimetil glutaril coenzima A sintasi e che prevede l'attacco di un secondo acetil coenzima A, ottenendo il 3-idrossi 3-metil glutaril coenzima A.
Successivamente, interviene un enzima litico che converte il 3-idrossi 3-metil glutaril coenzima A, in aceto acetato che è un corpo chetonico. L'aceto acetato, può essere inviato ai tessuti periferici o, per azione dell'enzima idrossi butirrato deidrogenasi, convertito in 3-Β-idrossi butirrato. Se l'aceto acetato è in concentrazione molto elevata, può anche decarbossilare spontaneamente ad acetone.
Acetone, aceto acetato e  3-Β-idrossi butirrato sono i tre corpi chetonici che prendiamo in considerazione; l'acetone è un prodotto di scarto, che si produce casualmente nella via dei corpi chetonici e viene espulso per espirazione e traspirazione.
I corpi chetonici, prodotti nel fegato, vengono inviati ai tessuti periferici.
Vediamo, ora cosa accade quando l'aceto acetato e il 3-Β-idrossi butirrato raggiungono i tessuti periferici. L'aceto acetato è un Β-cheto acido, perciò, se attivato, può essere sfruttato nel processo di Β-ossidazione per produrre acetil coenzima A: bisogna, quindi, trasformare un Β-cheto acido in un Β-cheto acil coenzima A.
Quando l'aceto acetato arriva nel mitocondrio di una cellula di un tessuto periferico, viene sottoposto all'azione dell'enzima succinil coenzima A transferasi: tramite tale enzima, l'aceto acetato reagisce con il succinil coenzima A (proveniente dal ciclo di krebs) e si ottengono succinato e aceto acetil coenzima A.
Sfruttando il succinil coenzima A, per attivare l'aceto acetato, si salta  nel ciclo di krebs, la tappa che produce  un GTP: questo è il processo, in termini di energia, che la cellula è disposta a pagare per ottenere l'aceto acetil coenzima A; quest'ultimo va, poi, sotto l'azione della Β-cheto tiolasi (enzima della Β-ossidazione) per produrre due molecole di acetil coenzima A che vengono inviate al ciclo di krebs.
Se viene inviato ai tessuti periferici, il 3-Β-idrossi butirrato, si ha che, quest'ultimo, all'interno del mitocondrio, viene convertito in aceto acetone per azione dell'enzima Β-idrossi butirrato deidrogenasi, con produzione di un NADH che corrisponde a circa 2,5 ATP; l'aceto acetato prodotto, segue la strada precedentemente descritta.
La cellula di un tessuto periferico trae più energia dal 3-Β-idrossi  butirrato piuttosto che dall'aceto acetato ma, l'invio dell'uno o dell'altro ai tessuti periferici, dipende dalla disponibilità energetica del fegato.
C'è una quantità non trascurabile di acidi grassi metabolizzati, contenuti nei perossisomi e non nei mitocondri; i perossisomi sono organuli più piccoli dei mitocondri e ricchi di ioni metallici e di enzimi perossidasi. Gli enzimi perossidasi utilizzano acqua ossigenata per favorire processi ossidoriduttivi, perciò nei perossisomi esiste un sistema enzimatico in grado di produrre acqua ossigenata.
Nella Β-ossidazione  nei perossisomi, l'acil coenzima A, è ottenuto per azione dell'acil coenzima A ossidasi (nei mitocondri agiva, invece, l'enzima acil coenzima A deidrogenasi). Si forma, anche in questo caso, il trans 2,3 enoil coenzima A, che va sotto l'azione di un enzima bifunzionale (compie la stessa funzione fatta nei mitocondri dall'enzima enoil coenzima A idratasi e L-Β-idrossi acil coenzima A deidrogenasi) e viene, così, convertito in Β-cheto acil coenzima A. Quest'ultimo, come nei mitocondri, va sotto l'azione della Β-cheto tiolasi e si ottengono acetil coenzima A e un acil coenzima A con uno scheletro carbonioso ridotto di due unità rispetto a quello di partenza, che torna in circolo.